Surmet Engineering Better Material Solutions

Hvorfor AlN er et foretrukket valg til substrat- og varmestyringsapplikationer

Aluminiumnitrid (AlN) er et unikt keramisk materiale, der kombinerer høj termisk ledningsevne med høj elektrisk resistivitet. Kun få keramiske materialer har en høj termisk ledningsevne: Berylliumoxid (BeO) og kubisk bornitrid (c-BN) er praktisk talt de eneste andre eksempler. Anvendelsen af BeO er imidlertid begrænset på grund af dets giftighed, og c-BN er meget vanskeligt at fremstille.

“Varmeledningsevne” er et materiales evne til at transportere varme, når det udsættes for en temperaturgradient. I dielektriske materialer som AlN overføres varme gennem gittervibrationer (også kendt som “fononer”). Materialer med enkel struktur, kovalente bindinger og lav atommasse har generelt en høj varmeledningsevne.

Den faktiske varmeledningsevne for et materiale påvirkes af faktorer, der hindrer fononudbredelse. Temperatur, urenheder, porestørrelse og -fordeling, kornstørrelse, kompositionshomogenitet og orientering påvirker alle gittervibrationerne og dermed den termiske ledningsevne.

Den teoretiske termiske ledningsevne for AlN er ca. 280 Wm-1K-1. Den faktiske varmeledningsevne afhænger af forarbejdningsbetingelserne og råmaterialets renhed. Tilstedeværelsen af iltforureninger i gitteret er en stor ulempe; når ilt fortrænger nitrogen i gitteret, danner det tomrum, der afbryder fononudbredelsen og spreder fononerne, hvilket reducerer den termiske ledningsevne.

Surmet er den eneste amerikanske producent af AlN og har ekspertise i de pulverbehandlingsprocedurer, der kræves for at opnå AlN af høj renhed med fremragende termiske egenskaber.